1988年2月4日出生于浙江省湖州市德清縣新市鎮(zhèn)的一個沒落商人家庭，家境貧寒。

1903年，放棄了接受傳統(tǒng)教育，選擇入讀具有新式教學體制的西式學堂萃英書院學習。1903年，轉(zhuǎn)入由美南監(jiān)理會開辦的東吳大學附屬中學求學，并在幾年后順利考入東吳大學。1905年，奉父母之命，和比他年長兩歲的小商人之女童定珍結(jié)婚。1907年，趙紫宸在世界基督教學生同盟總干事約翰·穆德以及東吳大學校長孫樂文的影響下受洗成為基督徒。1910年，上海東吳大學畢業(yè)，獲文學學士學位，在東吳大學附中任教。主講英文、算術(shù)、圣經(jīng)等科目。1911年，發(fā)表雜說四則：幽暗先生、北地老人、洗衣婦、孝子和論教會之自立人才。1914年夏，代表在華監(jiān)理會前往美國俄克拉何馬州，參加美南監(jiān)理會總會會議。1914年秋，進入美國田納西州范德堡大學攻讀神學，同時研究社會學和哲學。1916年，獲美國田納西州范德堡大學文學碩士學位。1917年，獲范德堡大學神學學士學位和校方頒發(fā)的創(chuàng)校者獎牌，其論文題為《The Problem of Evil》?；貒笕螙|吳大學哲學教授。1919年，為尋求中國基督教會的統(tǒng)一，與其他基督教學者共同在北京創(chuàng)立證道團并出版《生命》月刊。1920年，在《青年進步》、《生命》刊物上發(fā)表促進宗教革新的勢力、對于《信經(jīng)》的我見、新境對于基督教的祈響。1921年，在基督教青年會舉辦的廬山夏令營上講授宗教問題。1922年，任東吳大學教務長。代表江蘇基督教監(jiān)理會參加上海全國基督教大會，發(fā)表演講中國教會的強點與弱點，并當選中華基督教協(xié)進會執(zhí)行委員。1923年任東吳大學文學院院長。1924年，參加江西牯嶺中華基督教協(xié)進會第二屆年會，用英語發(fā)表演講《本色教會的商榷》。1926年，任燕京大學宗教學院宗教哲學教授兼燕京大學中文系教授。1927年，獲東吳大學文學博士學位。赴瑞士洛桑參加基督教信仰與體制大會。1928年，任燕京大學宗教學院院長。代表中華基督教協(xié)進會參加耶路撒冷世界基督教宣教大會。1932年，赴英國牛津大學進修并教授中國詩歌。1933年，出席愛丁堡會議并發(fā)表演說。1938年，代表中國基督教會參加印度坦巴蘭召開的世界基督教宣教會議并發(fā)表演說。1940年，赴國立西南聯(lián)合大學演講，講稿在《金陵神學志》刊出。1941年，經(jīng)香港圣公會何明華主教按立為中華圣公會會長。1941年12月8日——1942年6月1日，被日寇逮捕入獄。燕京大學被迫關(guān)閉。1944年，與作曲家張肖虎聯(lián)手創(chuàng)作大型清唱劇《圣誕曲——基督降生神樂》，在天津青年會禮堂舉行冬賑濟貧公演。1945年，繼續(xù)擔任復校后的燕京大學宗教學院院長。1946年，被司徒雷登解除宗教學院院長職務。1947年，重新當選宗教學院院長。參加加拿大惠特比世界基督教協(xié)進會籌備會，赴美出席普林斯頓大學創(chuàng)立二百周年紀念會并獲神學博士學位。1948年，出席荷蘭阿姆斯特丹世界基督教協(xié)會成立大會，并當選為六位**之一。1949年，作為宗教界五代表之一參加中國人民政治協(xié)商會議首屆會議。1950年，先后三次受到中國時任總理周恩來的接見，并參與發(fā)表宣言基督教在中華人民共和國建設(shè)中努力的途徑。1951年，為抗議美國發(fā)動朝鮮戰(zhàn)爭，辭去世界基督教協(xié)進會**職務。1952年，被解除教職和圣職。1953年，華北區(qū)各神學院聯(lián)合組成燕京協(xié)和神學院后，趙紫宸受聘為研究教授。1954年8月，當選為中國基督教三自愛國運動委員會常務委員。1979年11月21日，在北京病逝，葬于浙江湖州楓樹嶺陵園。次年，遺作《璇璣圖》在香港出版。